JPH0793125B2 - 負イオン注入方法 - Google Patents
負イオン注入方法Info
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- JPH0793125B2 JPH0793125B2 JP4146884A JP14688492A JPH0793125B2 JP H0793125 B2 JPH0793125 B2 JP H0793125B2 JP 4146884 A JP4146884 A JP 4146884A JP 14688492 A JP14688492 A JP 14688492A JP H0793125 B2 JPH0793125 B2 JP H0793125B2
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- JP
- Japan
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- ions
- negative
- charge
- ion
- wafer
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/2658—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation of a molecular ion, e.g. decaborane
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負イオンのダイマービ
ームでイオン注入を行う負イオン注入方法に関する。
ームでイオン注入を行う負イオン注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体装置製造プロセスで用いら
れている大電流型イオン注入装置は、１０〜８０ｋｅＶ
のエネルギ範囲における１〜１０ｍＡ程度のビーム電流
で半導体ウエファにイオンを注入している。図２は、か
かる注入装置の概略構成図である。イオン源１から引出
されたイオンを質量分析電磁石２の磁場に通し、所望質
量のイオンを分離抽出する。抽出イオンのビームは真空
状態にあるエンドステーション３に導入され、ウエファ
ディスク４に保持されているウエファ５に注入される。
れている大電流型イオン注入装置は、１０〜８０ｋｅＶ
のエネルギ範囲における１〜１０ｍＡ程度のビーム電流
で半導体ウエファにイオンを注入している。図２は、か
かる注入装置の概略構成図である。イオン源１から引出
されたイオンを質量分析電磁石２の磁場に通し、所望質
量のイオンを分離抽出する。抽出イオンのビームは真空
状態にあるエンドステーション３に導入され、ウエファ
ディスク４に保持されているウエファ５に注入される。
【０００３】イオン注入装置では、上述の大電流型機を
含めて、イオン源として正イオン源を用い、所望の正イ
オンをウエファに注入しており、例えば、大電流型機で
は、フリーマン型イオン源がよく用いられている。
含めて、イオン源として正イオン源を用い、所望の正イ
オンをウエファに注入しており、例えば、大電流型機で
は、フリーマン型イオン源がよく用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、大電流型機
のように、ビーム電流がｍＡクラスになると、イオン注
入に伴いウエファにチャージが溜り、それが不規則状態
で放電する時、ウエファ上の素子が破壊される現象、チ
ャージアップ現象が発生し、最大の問題点となってい
る。
のように、ビーム電流がｍＡクラスになると、イオン注
入に伴いウエファにチャージが溜り、それが不規則状態
で放電する時、ウエファ上の素子が破壊される現象、チ
ャージアップ現象が発生し、最大の問題点となってい
る。
【０００５】本発明は、大電流型イオン注入装置におけ
るチャージアップ現象を、より起こりにくくしたイオン
注入方法を提供することを目的とするものである。
るチャージアップ現象を、より起こりにくくしたイオン
注入方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、プラズマスパッタ型負イオン源と質量
分析電磁石を備えたイオン注入装置において、前記負イ
オン源から引出された負イオンの中から同種２原子負イ
オンを前記質量分析電磁石で分離抽出し、被注入体に注
入することを特徴とするものである。
めに、本発明は、プラズマスパッタ型負イオン源と質量
分析電磁石を備えたイオン注入装置において、前記負イ
オン源から引出された負イオンの中から同種２原子負イ
オンを前記質量分析電磁石で分離抽出し、被注入体に注
入することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】イオンが被注入体に注入されると２次電子が放
出される。負イオンの注入に伴う被注入体のチャージ量
は注入負イオンの電荷量と放出２次電子の電荷量の差と
なり、注入負イオンは、プラズマスパッタ型負イオン源
から多く生成され、質量分析電磁石によって分離抽出し
た同種２原子負イオンであるから、原子当りに換算した
電荷量は単原子イオンの場合の半分であるから、従来と
同じビーム粒子量の場合、注入イオンによるチャージア
ップ現象の発生は著しく軽減されることになる。
出される。負イオンの注入に伴う被注入体のチャージ量
は注入負イオンの電荷量と放出２次電子の電荷量の差と
なり、注入負イオンは、プラズマスパッタ型負イオン源
から多く生成され、質量分析電磁石によって分離抽出し
た同種２原子負イオンであるから、原子当りに換算した
電荷量は単原子イオンの場合の半分であるから、従来と
同じビーム粒子量の場合、注入イオンによるチャージア
ップ現象の発生は著しく軽減されることになる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明に係るイオン注入装置の一実施
例を示す構成図であり、図２と同一符号は同等部分を示
している。イオン源として負イオン源、プラズマスパッ
タ型負イオン源１１を用いる。このイオン源の真空チャ
ンバ１２にガス導入口１３からキセノンガスを導入し、
フィラメント１４から放出される熱電子と衝突させ、キ
セノンプラズマを生成し、真空チャンバの周囲に配置さ
れている永久磁石の磁場によって真空チャンバ内に閉じ
込める。真空チャンバ１２内には、発生させたい目的元
素、例えばボロンＢ、ヒ素Ａｓを含む材質のスパッタタ
ーゲット１５がバッキングプレート１６と冷却用軸体１
７によって支持配置されており、同ターゲット１５をス
パッタ電源１８によって真空チャンバ１２に対して負電
位にバイアスすることにより、キセノンプラズマがター
ゲット１５をスパッタリングする。このとき、ターゲッ
ト１５の表面にセシウムが付着しているとスパッタリン
グに伴い負イオンが発生する確率が高くなる。そこで、
セシウムリザーバ１９からセシウム蒸気を真空チャンバ
１２内に供給し、ターゲット１５に付着させている。真
空チャンバ１２のイオン出口部に引出し電極２０が配置
されており、引出し電源２１によって、同電極に対し真
空チャンバ１２を負の高電位（〜数１０ｋＶ）とするこ
とにより、真空チャンバ内に発生した負イオンはビーム
として引出される。
例を示す構成図であり、図２と同一符号は同等部分を示
している。イオン源として負イオン源、プラズマスパッ
タ型負イオン源１１を用いる。このイオン源の真空チャ
ンバ１２にガス導入口１３からキセノンガスを導入し、
フィラメント１４から放出される熱電子と衝突させ、キ
セノンプラズマを生成し、真空チャンバの周囲に配置さ
れている永久磁石の磁場によって真空チャンバ内に閉じ
込める。真空チャンバ１２内には、発生させたい目的元
素、例えばボロンＢ、ヒ素Ａｓを含む材質のスパッタタ
ーゲット１５がバッキングプレート１６と冷却用軸体１
７によって支持配置されており、同ターゲット１５をス
パッタ電源１８によって真空チャンバ１２に対して負電
位にバイアスすることにより、キセノンプラズマがター
ゲット１５をスパッタリングする。このとき、ターゲッ
ト１５の表面にセシウムが付着しているとスパッタリン
グに伴い負イオンが発生する確率が高くなる。そこで、
セシウムリザーバ１９からセシウム蒸気を真空チャンバ
１２内に供給し、ターゲット１５に付着させている。真
空チャンバ１２のイオン出口部に引出し電極２０が配置
されており、引出し電源２１によって、同電極に対し真
空チャンバ１２を負の高電位（〜数１０ｋＶ）とするこ
とにより、真空チャンバ内に発生した負イオンはビーム
として引出される。
【０００９】プラズマスパッタ型負イオン源１１では、
Ｂ2 -、Ａｓ2 -のようなボロンＢ、ヒ素Ａｓ等の二つの原
子が結合して一つの負イオンとなっている負のダイマー
・イオンが多く生成される。質量分析電磁石２は引出さ
れた負イオンビームの中から、この負のダイマー・イオ
ンを分離抽出し、このダイマー・イオンビームをウエフ
ァ５に注入する。
Ｂ2 -、Ａｓ2 -のようなボロンＢ、ヒ素Ａｓ等の二つの原
子が結合して一つの負イオンとなっている負のダイマー
・イオンが多く生成される。質量分析電磁石２は引出さ
れた負イオンビームの中から、この負のダイマー・イオ
ンを分離抽出し、このダイマー・イオンビームをウエフ
ァ５に注入する。
【００１０】負イオンを注入することによりチャージア
ップ現象が軽減する。イオンが被注入体に当ると、被注
入体からは、２次電子や、被注入体の原子ないし分子が
中性或いはイオンの形で放出されるが、チャージアップ
については２次電子の影響が最も大きい。イオンが注入
され、被注入体であるウエファ５から負電荷の２次電子
が出ていくとすると、イオンが正イオンの場合、ウエフ
ァ５のチャージ量は注入正イオンの電荷量と放出２次電
子の電荷量の和になる。これに対し、上述の実施例に示
すように、イオンが負イオンであれば、ウエファ５のチ
ャージ量は注入イオンと放出電子の電荷量の差になるか
ら、イオンと電子の電荷量が一致すればチャージアップ
は起こらないことになり、また一致しない場合にあって
も、負イオンを注入することによりウエファ５のチャー
ジ量は減少し、チャージアップ現象発生が軽減される。
ップ現象が軽減する。イオンが被注入体に当ると、被注
入体からは、２次電子や、被注入体の原子ないし分子が
中性或いはイオンの形で放出されるが、チャージアップ
については２次電子の影響が最も大きい。イオンが注入
され、被注入体であるウエファ５から負電荷の２次電子
が出ていくとすると、イオンが正イオンの場合、ウエフ
ァ５のチャージ量は注入正イオンの電荷量と放出２次電
子の電荷量の和になる。これに対し、上述の実施例に示
すように、イオンが負イオンであれば、ウエファ５のチ
ャージ量は注入イオンと放出電子の電荷量の差になるか
ら、イオンと電子の電荷量が一致すればチャージアップ
は起こらないことになり、また一致しない場合にあって
も、負イオンを注入することによりウエファ５のチャー
ジ量は減少し、チャージアップ現象発生が軽減される。
【００１１】負イオンとして、二つの原子が結合しイオ
ンとなっているダイマーイオンを用いることにより、更
に、チャージアップ軽減に効果を発揮する。これは、ダ
イマーイオンでは、原子当りの電荷量が従来のイオンの
場合の半分になり、ウエファ５に対する原子の注入量が
従来と同じならビーム電流は半分で済み、ビーム電流を
従来の２倍にしたときに、同程度のチャージアップ現象
が生ずることになる。
ンとなっているダイマーイオンを用いることにより、更
に、チャージアップ軽減に効果を発揮する。これは、ダ
イマーイオンでは、原子当りの電荷量が従来のイオンの
場合の半分になり、ウエファ５に対する原子の注入量が
従来と同じならビーム電流は半分で済み、ビーム電流を
従来の２倍にしたときに、同程度のチャージアップ現象
が生ずることになる。
【００１２】また、ダイマーイオンによれば、空間電荷
抑制、低エネルギ注入に効果を生ずる。低エネルギで大
電流ビームを輸送しようとすると、ビームの中の電荷が
反発しあってビームが拡がり、ビームの取扱が難しくな
るが、電荷量が半分なので扱い易くなる。
抑制、低エネルギ注入に効果を生ずる。低エネルギで大
電流ビームを輸送しようとすると、ビームの中の電荷が
反発しあってビームが拡がり、ビームの取扱が難しくな
るが、電荷量が半分なので扱い易くなる。
【００１３】浅い接合とか、表層のアモルファス化の実
施に見られるように、注入エネルギはますます下がる傾
向にある。エネルギを下げるとイオン源からの引出しビ
ーム量が減ったり、空間電荷現象がより顕著に現れ、注
入装置として、その動作、機能を充分に発揮させるのが
難しくなる。しかし、ダイマーイオンによれば、２倍の
エネルギで注入したときに、単原子当りでは目的とする
エネルギとなり、低エネルギ注入に威力を発揮すること
になる。
施に見られるように、注入エネルギはますます下がる傾
向にある。エネルギを下げるとイオン源からの引出しビ
ーム量が減ったり、空間電荷現象がより顕著に現れ、注
入装置として、その動作、機能を充分に発揮させるのが
難しくなる。しかし、ダイマーイオンによれば、２倍の
エネルギで注入したときに、単原子当りでは目的とする
エネルギとなり、低エネルギ注入に威力を発揮すること
になる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、被注入
体にプラズマスパッタ型負イオン源で多く生成される同
種２原子負イオンを注入することにより、イオン注入に
伴う被注入体のチャージ量は注入負イオンの電荷量と放
出２次電子の電荷量の差となり、原子当りに換算した電
荷量は単原子イオンの場合の半分であるから、チャージ
アップ現象の発生を著しく軽減することができると共
に、大電流注入が可能になる。
体にプラズマスパッタ型負イオン源で多く生成される同
種２原子負イオンを注入することにより、イオン注入に
伴う被注入体のチャージ量は注入負イオンの電荷量と放
出２次電子の電荷量の差となり、原子当りに換算した電
荷量は単原子イオンの場合の半分であるから、チャージ
アップ現象の発生を著しく軽減することができると共
に、大電流注入が可能になる。
【００１５】また、負のダイマーイオンによれば、原子
当りの電荷量は単原子イオンの場合の半分となり、輸送
ビームの電荷量が減らせるから、空間電荷の影響が軽減
され、ビームが扱いやすくなる。更に、単原子当りの注
入エネルギはイオンの注入エネルギの半分であり、この
点、イオンの注入エネルギを高くすることができるか
ら、イオン源からの引出しビーム量を低下させずに、そ
して、空間電荷の影響を軽減した状態で、浅い接合、表
層のアモルファス化等に係る低エネルギ注入を実施する
ことができる。
当りの電荷量は単原子イオンの場合の半分となり、輸送
ビームの電荷量が減らせるから、空間電荷の影響が軽減
され、ビームが扱いやすくなる。更に、単原子当りの注
入エネルギはイオンの注入エネルギの半分であり、この
点、イオンの注入エネルギを高くすることができるか
ら、イオン源からの引出しビーム量を低下させずに、そ
して、空間電荷の影響を軽減した状態で、浅い接合、表
層のアモルファス化等に係る低エネルギ注入を実施する
ことができる。
【図１】本発明の実施例の構成図である。
【図２】従来例の構成図である。
2 質量分析電磁石 4 ウエファディスク 5 ウエファ 11 プラズマスパッタ型負イオン源 12 真空チャンバ 13 キセノンガス導入口 14 フィラメント 15 スパッタターゲット 19 セシウムリザーバ
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマスパッタ型負イオン源と質量分
析電磁石を備えたイオン注入装置において、前記負イオ
ン源から引出された負イオンの中から前記質量分析電磁
石で分離抽出した同種２原子負イオンを被注入体に注入
することを特徴とする負イオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146884A JPH0793125B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 負イオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146884A JPH0793125B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 負イオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05314945A JPH05314945A (ja) | 1993-11-26 |
| JPH0793125B2 true JPH0793125B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=15417758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146884A Expired - Lifetime JPH0793125B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 負イオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793125B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7064491B2 (en) | 2000-11-30 | 2006-06-20 | Semequip, Inc. | Ion implantation system and control method |
| US6686595B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-02-03 | Semequip Inc. | Electron impact ion source |
| AU2003258960A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-19 | Semequip Inc. | Ion implantation device and method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01243354A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Hitachi Ltd | 集束イオンビーム装置およびパターン膜の形成方法 |
| JP2740663B2 (ja) * | 1989-01-26 | 1998-04-15 | 日新ハイボルテージ株式会社 | イオン注入装置 |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP4146884A patent/JPH0793125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05314945A (ja) | 1993-11-26 |
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Legal Events
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